综述磁场生物学效应(以人为对象)

磁场的生物学效应(以人为对象)

摘要:磁场作用于生物体后产生一系列的生物学效应, 这种观点已被多年来的许多实脸所证实。早在1896年, 磁场对神经系统作用的研究就已被报道出来。后来, 磁场杭炎，促进骨生成，促进血管神经再生等作用相继被发现。近几十年来，关于磁场对生物体的作用，从流行病学调查到实脸室研究也都有了一定进展。如今，磁场的生物学效应研究已成为物理医学研究的热点。本文就近年来以人为对象的磁场生物学效应研究的热点与进展作一简要综述。

关键词: 磁场; 生物学效应

生物磁学是研究物质磁性和磁场与生物特性及生命活动之间相互联系相互影响的一门新兴边缘学科。随着研究的深入，磁场作用于生物的效应与机理有了新的更深刻的认识。

1 应用于生物处理的外磁场类型

不同磁场的类型及其物理参数（场强大小、均匀性、方向性、作用时间等）会导致不同的磁场生物效应。变化磁场又因频率高低不同、作用时间长短不一也会产生不同的生物效应。[1] 2 磁场基本的生物学特性

磁场能在机体内引起电动势而作用于机体，从而对生物体产生不同的生物学效应。这里所谓的生物效应包括正生物效应和负生物效应。磁场并非越大越好，也不是越小越好，而是特定的强度和作用时间会产生不同的效果，称为“窗口效应（window effect）”，而这个恰到好处的窗口是要靠不断的摸索才能找到的。

另外，生物是具有磁性的，从分子、细胞、组织器官中任一层次分析看，其体内都存在着顺磁性物质与逆磁性物质。每个生物细胞都可以看做一个微型电池，也可以看做一个微型磁极子。首先，体内存在着带电离子（表2），电荷运动产生磁场。其次，由于细胞膜内外各种离子具有不同的通透性，且分布不均匀，膜内外存在电位差，离子在细胞膜上离子通道中迁移时也会产生一定的生物电流。生物体的磁性、组成、种类、敏感性等同样会影响到生物学效应。

生物体内存在着顺磁性物质与逆磁性物质。顺磁性物质与磁场弱相吸引，在外加磁场作用下产生与外加磁场方向一致的磁场，比如脱氧血红蛋白等。逆磁性物质与磁场弱相斥，在外加磁场作用下产生与外加磁场方向相反的磁场，比如水和脂肪等。由于这种磁性，外加磁场、环境磁场和生物体内的磁场都会对生物组织和生命活动产生影响，即磁场的生物效应。

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磁生物效应一般具有几个特点1）窗口性：生物体只对某一特定强度的磁场产生效应2）阈值性：磁场在某一范围内才能引起生物效应3）滞后性：生物体必须经过一段时间才能表现出相对应的磁场作用4）协同性：很弱的外加磁场能激发很强的生物响应。

3静磁场曝露限值导则（2009）国际非电离辐射防护委员会

工业用和医用静磁场技术的快速发展，导致人体静磁场曝露增加，并促进了许多对其可能产生的健康影响的科学研究。世界卫生组织（WHO）最近在环境健康准则项目（WHO 2006）中提出了关于静态电场和磁场的健康准则文献，文献包括对静场曝露生物效应的复核。[3] 1)曝露源

地球的自然静磁场约为50μT，根据地理位置不同在30~70μT间波动。较高的直流输电线下方产生的磁通密度量级为20μT。快速磁悬浮客运列车在靠近电动机处产生的磁通密度较高。然而，无论磁悬浮列车还是常规电气化列车，乘客车厢内的场强都相对较低——低于100μT，但是乘客车厢地板下的感应电机会导致车厢地板水平区域的局部磁场达几个mT（WHO 2006；ICNIRP 2008）。其他在居所和职业环境中的静磁场源包括磁夹扣和磁附件（如箱包、纽扣、磁性的项链和手链、磁性腰带、磁性玩具等中的）中的小型永磁体产生的局部静态场超过0.5 mT。

在磁共振过程中，磁通密度通常为0.15~3Ｔ，且曝露时间限制在１小时以内，但也可能会持续数个小时（Gowland 2005）。这类医疗过程同样会增加职业曝露，尤其是对医疗专业人士（外科医生、放射科医师、护士和技术人员）而言。在医疗专业人员必须非常近距离处理病人的紧急情况下，工作人员遭受的曝露也会增加。此外，当移动病人进/出MR 系统时，工作人员也会遭受短时间的曝露。最后，参与制造或维修此类MR 系统的工作人员也会职业性地曝露于高静磁场中。

诸如热核反应堆、磁流体动力系统、超导发电机等高能技术也会产生强场。在研究机构使用的气泡室、粒子加速器、超导光谱仪、同位素分离装置等设备的周围，也会出现高磁通密度区域。会发生强磁场曝露的其他工业包括那些涉及例如生产氯或铝等电解工艺的行业，这些地方大部分工作日中的一般曝露为几个mT ，峰值曝露可达几十mT ；永磁体和磁性材料的生产行业也会发生强磁场曝露。 2)体内和体外研究

为检测生物体对磁通密度从几毫特至几特范围的静磁场的反应，人们进行了大量研究。 人体实验室研究

自1994版ICNIRP 导则（ICNIRP 1994）公布以来，已进行了许多评价非移动人体曝露在8T 以下静磁场中的生理和神经行为影响的研究。如图1。

图1 人体实验室研究的历史进展

总而言之，目前的信息不显示8T 以下静磁场的静止人体急性曝露会引起任何严重的健康影响。但是，应当注意到，在头部和躯干运动时，这样的曝露可能会引起诸如眩晕的不适

Chakeres 等

2003年

对各种生理参数进行评估的详细生理学研究，并未显示曝露于8T 以下静磁场会产生显著影响

Shellock 和Crues 1987年

8T 以下静磁场的志愿者曝露

Atkinson 等 2007

静磁场值为9.4T 的MRI 研究中得到确认心率和动脉舒张压也未出现变化

Kangarlu 等 1999

针对静止曝露于8T 以下磁场的人体的神经行为de Vocht 等 2003

7T ，曝露会对眼手协调和视觉对比敏感度造成暂时的负面影响，这与头部在磁场中Schenck 等 1992

曝露于约2-3T 静磁场的人在移动眼或头部时，会感觉到与在静态梯度磁场移动相关联的眩晕、恶心、金属味和磁致Glover 等 2007

与由运动产生的影响相比，固定立于磁场值~0.8TMRI 扫描机附近的人中，一部分（不到50%）人的姿势摇晃明显增加

2006b

一项针对从事1.0-1.5TMRI 设备生产的工人的研究表明，与对照组的人相比，在工作时段，参与MRI 生产的人报告眩晕和口中金属味以及注意力集中问题更加频繁